实验室有甲、乙两瓶丢失标签的无色溶液,其中一瓶是盐酸,另一瓶是碳酸钠溶液.为确定甲、乙两瓶溶液的成分及其物质的量浓度,现操作如下:①量取25.00mL甲溶液,向其中缓慢滴加乙溶液15.00mL,共收集到二氧化碳气体224mL.②另取15.00mL乙溶液,向其中缓慢滴加甲溶液25.00mL,共收集到二氧化碳气体112mL.上述气体体积均已换算为标准状况,则根据上述操述及实验数据填空:(1)写出操作①所涉及反应的离子方程式 ___ ;(2)甲溶液的物质的量浓度为 ___ ,乙溶液的物质的量浓度为 ___ ;(二氧化碳在溶液中的少量溶解忽略不计)(3)将n mL的甲溶液与等体积的乙溶液按各种可能的方式混合,产生的气体体积为V mL(标准状况),则V的取值范围为 ___ .

问题描述:

实验室有甲、乙两瓶丢失标签的无色溶液,其中一瓶是盐酸,另一瓶是碳酸钠溶液.为确定甲、乙两瓶溶液的成分及其物质的量浓度,现操作如下:
①量取25.00mL甲溶液,向其中缓慢滴加乙溶液15.00mL,共收集到二氧化碳气体224mL.
②另取15.00mL乙溶液,向其中缓慢滴加甲溶液25.00mL,共收集到二氧化碳气体112mL.
上述气体体积均已换算为标准状况,则根据上述操述及实验数据填空:
(1)写出操作①所涉及反应的离子方程式 ___ ;
(2)甲溶液的物质的量浓度为 ___ ,乙溶液的物质的量浓度为 ___ ;(二氧化碳在溶液中的少量溶解忽略不计)
(3)将n mL的甲溶液与等体积的乙溶液按各种可能的方式混合,产生的气体体积为V mL(标准状况),则V的取值范围为 ___ .

(1)若将Na2CO3溶液滴入盐酸溶液,则盐酸相对过量,所有CO32-都会转化为CO2;反之,将盐酸溶液滴入Na2CO3溶液,则盐酸相对不足,前一部分盐酸将CO32-先转化为HCO3-,后一部分盐酸使之转化为CO2,因为两次所得CO2 体积不同,说明15mLNa2CO3相对于25mL盐酸来说过剩,所以乙是碳酸钠,甲是盐酸,盐酸中加入碳酸钠发生的反应为:CO32-+2H+═CO2+H2O;
,故答案为:CO32-+2H+═CO2+H2O;
(2)①量取25.00mL甲溶液,向其中缓慢滴加乙溶液15.00mL,共收集到二氧化碳224mL,n(CO2)=0.01mol,2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑,HCl完全反应,Na2CO3剩余,n(HCl)=2n(CO2)=2×0.01mol=0.02 mol,c(HCl)=

0.02mol
0.025L
=0.80mol/L;
②另取15.00mL乙溶液,向其中缓慢滴加甲溶液25.00mL,共收集到二氧化碳112mL,HCl与Na2CO3均完全反应,Na2CO3先生成NaHCO3,部分NaHCO3 转化为CO2:n(CO2)=0.005mol;HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl,HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑,n(HCl)=n(CO2)+n(NaHCO3)=0.005+n(NaHCO3)=0.02,n(Na2CO3)=n(NaHCO3)=0.02mol-0.005mol=0.015mol,
c(Na2CO3)=
0.015mol
0.015L
=1.00mol/L,故答案为:0.80mol/L;1.0mol/L;
(3)将n mL的甲溶液与等体积的乙溶液按各种可能的方式混合,发生反应:2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑,
n(CO2)=
1
2
n(HCl)=
1
2
c(HCl)×
n
1000
=
n
2500
mol,V(CO2)=
n
2500
mol×22.4L/mol=0.00896nL=8.96nmL,
当盐酸少量时,不会产生二氧化碳,所以V=0,故答案为:0<V≤8.96n.
答案解析:(1)根据实验①和②来所产生二氧化碳的量以及物质的用量情况来确定所滴加的物质,进而书写离子方程式;
(2)根据已知实验①和②的化学方程式进行计算即可;
(3)采用极限假设法进行计算,确定二氧化碳的体积范围.
考试点:物质检验实验方案的设计;物质的量浓度的相关计算.
知识点:本题是一道物质检验方案的综合计算题,考查学生分析和解决问题的能力,综合性较强,难度大.